i

ALAT UJI REM PORTABEL PADA KENDARAAN RODA 4

MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER DAN SENSOR GAYA

BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh :

Yohanes Ardi Chrismawan

NIM : 612005030

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Oktober 2012

ii

iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya, yang bertanda tangan di bawah ini :

NAMA : Yohanes Ardi Chrismawan

NIM : 612005030

JUDUL SKRIPSI : ALAT UJI REM PORTABEL PADA

KENDARAAN RODA 4

MENGGUNAKAN SENSOR

ACCELEROMETER DAN SENSOR

GAYA BERBASIS

MIKROKONTROLER.

Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata

ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan

sanksi apapun sesuai aturan yang berlaku.

Salatiga, 27 September 2012

Yohanes Ardi Chrismawan

Plnptrsrer,'rlNI i\l\ i iir,l i \,\ r.,1ll!l i \. r\

uNrvERsrTASl i \, \\ \i ,\:., \

PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT DAN PE"RSETUJUAN AKSES

sivitas akademik Universitas Kristen Satya Wacana, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

, Uo\n^"",f Ar'\o Chnqrnour^vl

Sebagai

Nama

IJIM

Fa ku ltas

, 6t igrson Email

Program Studi' Takn'k gtcktro lav, Y'cr-F,\r , Ttl ntlc € l"k roJudul tugas akhir : A\^+ ; P{rn t^bcl 'Airlr V<dA €vngal f\ veb"/vt

9+9tr Frcoq.ta ro wJlr da. L.rn sr b^so hrbq ,g Mr L& lr64{co trrDengan ini menyerahkan karya tersebut di atas untuk disimpan dalam Koleksi Digital Peroustakaan Universitas denganketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda'pada kotak yang sesuai):

gf r'Saya mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Koleksi Digital Perpustakaan Universitas,dan/atau portal GARUDA.

f b,Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Koleksi Digital Perpustakaan Universitas,dan/atau portal GARUDA. *

:......Ystc.sfgr.li.tp.np.il.ls.t..g.qsle.f.!.?!gn-ni'!.(.!1..*-.e.9:.ltet1:.

Dengan ini saya juga menyatakan bahwa:

r. Hasil karya yangsaya serahkan ini adalah asli dan belum pernah dlajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan baik diUniversitas Kristen satya wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.

2. Hasil karya saya ini bukan saduran/ terjemahan melainkan merupakan gagasan, rumusan, dan hasil pelaksanaanpenelitian/ implementasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak'lain, kecuali arahan pembimbing akademik dannarasumber penelitian.

3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi terakhir setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui olehpembimbing.

q Dalam karya saya ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lain, kecuali yangdigunakan sebagai acuan dalam naskah dengan menyebutkan nama pengarang dan dicantumkan dalam daftarpu sta ka.

s. Saya menyerahkan hak non-eksklusif kepada Perprstakaan Universitas - Universitas Kristen Satya wacana untukmenyimpan, mengatur akses serta melakukan pengtlolaan terhadap karya saya ini dengan mengacu pada ketentuanakses tugas akhir elektronik di atas dan norma hukum yang berlaku.

Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya. Apabila di kemudian hari terbukti ada penyimpangan dandalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yangkarena kgrya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku .a Wacana.

hnvJ&ylTonda tongon & namo

ketidakbenarantelah diperoleh

, l'1.1'+l rdTondo tongon & noma terong pembimbing llTando tongon & nomo terong pembimbinq I

Mengetahui,

iv

INTISARI

Pengujian rem secara berkala pada kendaraan roda empat diperlukan untuk

mengurangi angka kecelakaan akibat rem blong. Pada skripsi ini dirancang alat uji

rem portabel pada kendaraan roda empat yang memanfaatkan sensor

accelerometer dan sensor gaya dengan mikrokontroler sebagai pengendali

utamanya. Sensor accelerometer digunakan untuk mengukur efisiensi rem,

perlambatan kendaraan, jarak pengereman, kecepatan kendaraan sebelum direm

dan posisi kendaraan setelah penginjakan rem, sedangkan sensor gaya digunakan

untuk mendeteksi gaya injak pedal rem. Hasil pengujian dapat langsung dicetak

oleh printer portabel.

Pengujian sensor accelerometer dilakukan saat sensor dalam kondisi diam

dan kondisi bergerak. Hasil pengujian kecepatan memiliki error kurang dari 6%

jika sensor digerakkan dengan percepatan lebih dari 0,5 m/s², dan memiliki error

lebih dari 64% jika sensor accelerometer digerakkan dengan percepatan kurang

dari 0,5 m/s². Pengujian jarak pengereman memiliki error kurang dari 8% jika

sensor digerakkan lebih dari 0,5 m/s² dan memiliki error lebih dari 64% jika

sensor accelerometer digerakkan dengan percepatan kurang dari 0,5 m/s². Hasil

pengujian sensor gaya didapatkan nilai ketidakpastian sebesar ±5,64 N dengan

tingkat kepercayaan 95% dengan factor cakupan k=2. Pengujian alat secara

keseluruhan dilakukan di jalan lingkar Salatiga menggunakan mobil minibus

jenis Isuzu Panther buatan tahun 1998.

v

ABSTRACT

Periodic testing brake of car is needed to reduce the number of accidents

caused by brake tension. In this thesis designed a brake car tester for car on four

that utilizes an accelerometer sensor and a force sensor with a microcontroller as

the main controller. The accelerometer sensor is used to measure the efficiency of

the brakes, deceleration, stopping distance, the speed of the car before the brakes

and the car's position after breaking, while the force sensor is used to detect the

force stepped on the brake. Test results can be printed by portable printer directly.

Tests done at the accelerometer sensor at static and moving conditions. The test

results have an error rate of less than 6% if the sensor is driven by the acceleration

of more than 0.5 m / s ², and has an error of more than 64% if the accelerometer

sensor is driven by the acceleration of less than 0.5 m / s ². Testing braking

distances have an error of less than 8% if the sensor is moved more than 0.5 m / s

² and has an error of more than 64% if the accelerometer sensor is driven by the

acceleration of less than 0.5 m / s ². Test results obtained force sensor uncertainty

value of ± 5.64 N with a 95% confidence level with a coverage factor k = 2. Tests

performed of brake car tester carried out in ring road of Salatiga used cars Isuzu

Panther minibus type made in 1998.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kepada Tuhan Yang

Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan baik. Semua kelancaran dan keberhasilan penulis dalam

menyelesaikan laporan ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan berbagai pihak.

Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih

kepada :

1. Jesus Christ yang memberi pelajaran berharga dan membuat penulis

selalu kuat dalam segala kondisi.

2. Bapak Supardi dan Ibu Tutiningsih tersayang yang tak lelah dengan

doa - doa yang dipanjatkan, dukungan ketika ”jatuh”, dan senyuman

ketika ”bangkit”.

3. Calon ibu dari anak-anakku, Yokhebed Dian Kumala,S.Farm.,Apt.

You are my best gift from God, thanks for your love and patience.

4. Kakakku tersayang Mbak Imma dan Mas Bayu serta adikku tercinta

Denis dan Raras. Terima kasih atas senyum kalian yang selalu

menyemangati penulis.

5. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan selaku pembimbing pertama, atas

segala kesabaran dan bimbingannya hingga rela galau tengah malam

demi mengkoreksi tulisan penulis.

6. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, MT selaku pembimbing kedua, atas segala

ide dan bimbingan. You save me from ”red area”.

vii

7. Teman-teman kos margo Yayan, Luis, Ponco, Panji, Angger, BH,

Samsul, Bejat, Eko, Adit,Thomas dan Hansen yang selalu menemani

penulis dikala senang dan susah. Don’t forget me guys.

8. Daniel Danc*k Kristianto atas ide – ide cemerlang, semangat, jiwa

dan musik khas XT-LAB yang tak akan terlupakan.

9. Ustadz Widji ganteng atas ceramah ilimiah dan bersedia menemani

penulis sampai ke Madiun.

10. Teman-teman XT-LAB syeh One, Black, Rea, Ipan, Biksu Yansen ,

Patria dan yang tidak kelihatan yang selalu menemani penulis saat

lembur.

11. Crew Sumber Kencono yang menemani penulis saat stres.

12. Teman-teman angkatan 2005. Let’s change the world!!

Penulis telah berusaha sebaik-baiknya untuk menyelesaikan skripsi ini.

Namun penulis menyadari masih banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan di

dalamnya. Maka penulis mengharapkan kritik dan saran. Akhir kata, semoga

skripsi ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu Elektronika.

Salatiga, Oktober 2012

Penulis

viii

DAFTAR ISI

INTISARI ………………………………………………………………… ............ i

ABSTRACT ............................................................................................................ ii

KATA PENGANTAR ………………………………………………………… .. iii

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. ..... v

DAFTAR GAMBAR ....... ……………………………………………………….vii

DAFTAR TABEL .... ……………………………………………………………..ix

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1

1.2. Spesifikasi Skripsi .................................................................................. 6

1.3. Sistematika Penulisan Skripsi ................................................................. 6

BAB II ALAT UJI REM PORTABEL .................................................................. 7

2.1. Kecepatan Rata-Rata dan Kecepatan Sesaat ........................................ 7

2.3. Percepatan Rata-Rata dan Percepatan Sesaat ....................................... 7

2.4. Gaya Penginjakan Rem dan Gaya Perlambatan Kendaraan ................. 8

2.5. Jarak Pengereman ................................................................................. 9

2.6. Efisiensi Rem ....................................................................................... 9

2.7. Mikrokontroler Atmega32 .................................................................. 10

2.8. LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................ 12

2.9. RTC (Real Time Clock) ...................................................................... 12

2.10. Sensor Accelerometer ....................................................................... 13

2.10.1. Accelerometer LIS3LV02DL ..................................................... 14

2.10.2. Konsep Accelerometer LIS3LV02DL ........................................ 15

2.10.3. Ilustrasi Accelerometer ............................................................. 16

2.10.4. Metode Integral dengan Pendekatan Trapezoidal ..................... 18

ix

2.11. Sensor FlexiForce ............................................................................. 19

2.11.1. Prinsip Kerja Sensor Flexiforce .............................................. 20

BAB III PERANCANGAN SISTEM .................................................................. 23

3.1. Perangkat Keras Alat Uji Rem Portabel ............................................... 25

3.1.1. Mikrokontroler ............................................................................... 25

3.1.2. Sensor Accelerometer .................................................................... 28

3.1.3. Sensor Flexiforce ........................................................................... 30

3.1.3.1. Untai Pengkondisi Sinyal Flexiforce..................................... 30

3.1.3.2. Kalibrasi Sensor Flexiforce ................................................... 31

3.1.4. Catu Daya....................................................................................... 31

3.1.5. Modul Printer………………………………………….………..32

3.2. Perangkat Lunak Alat Uji Rem Portabel .............................................. 33

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................ 38

4.1. Pengujian Modul Mikrokontroler, LCD dan RTC ................................ 38

4.2. Pengujian Sensor Accelerometer .......................................................... 40

4.2.1. Pengujian Accelerometer Dalam Kondisi Diam ............................ 40

4.2.2 .Pengujian Accelerometer Dalam Kondisi Bergerak ...................... 42

4.2.3. Pengujian Accelerometer di Mobil ................................................ 49

4.3. Pengujian Sensor Gaya .......................................................................... 53

4.4. Pengujian Alat Secara Keseluruhan....................................................... 54

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 57

5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 57

5.2. Saran Pengembangan ............................................................................. 58

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 59

LAMPIRAN A Tabel Hasil Percobaan Pada Bidang Miring ................................ 60

LAMPIRAN B Dokumentasi Alat ......................................................................... 61

LAMPIRAN C Langkah Operasional Alat ............................................................ 65

LAMPIRAN D Sertifikat Kalibrasi Sensor Gaya (Flexiforce) .............................. 67

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Alat Uji Rem Non Portabel DLLAJ Kabupaten Semarang................ 3

Gambar 1.2 AutoStopMaxi ...................................................................................... 4

Gambar 1.3 Bowmonk ............................................................................................. 4

Gambar 1.4 Turnkey ................................................................................................. 5

Gambar 2.1 Jarak Pengereman ................................................................................ 9

Gambar 2.2 Pin ATMega32 ................................................................................... 11

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin DS 1307 ................................................................... 13

Gambar 2.4 Untai Modul RTC ............................................................................... 13

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin LIS3LV02DL ........................................................... 14

Gambar 2.6 Model Sederhana Transduser g-Cell .................................................. 16

Gambar 2.7 Ilustrasi Accelerometer X= 0g,Y= 0g,Z= 0g ...................................... 16

Gambar 2.8 Ilustrasi Accelerometer X= -1g,Y= 0g,Z= 0g .................................... 16

Gambar 2.9 Ilustrasi Accelerometer X= 0g,Y= 0g,Z= -1g .................................... 17

Gambar 2.10 Ilustrasi Accelerometer X= -0.71g,Y= 0g,Z= -0.71g ....................... 17

Gambar 2.11 Ilustrasi Vektor Accelerometer Tiga Sumbu ................................... 17

Gambar 2.12 Metode Penghitungan Secara Trapezoidal ...................................... 19

Gambar 2.13 Konstruksi Sensor Flexiforce ........................................................... 20

Gambar 2.14 Grafik Hubungan Resistansi Dan Konduktansi Flexiforce ............. 21

Gambar 2.15 Sensor FlexiForce ........................................................... …..……...21

Gambar 3.1 Blok Diagram Alat Keseluruhan……………………………………23

Gambar 3.2 Diagram Alir Alat Yang Dirancang………………………………...24

Gambar 3.3 Skema Modul Pengendali Atmega32 .......................................... …...25

Gambar 3.4 Untai Komunikasi Serial .................................................................. ..27

Gambar 3.5 Untai Modul RTC ............................................................................... 28

Gambar 3.6 Konfigurasi Interface Accelerometer ................................................. 29

Gambar 3.7 Untai Pengkondisi Sinyal Flexiforce.................................................. 30

Gambar 3.8 Untai Charger……………………………………………………….31

Gambar 3.9 Printer Portabel HCC T III…………………………………………32

Gambar 3.10 Diagram Alir Pembacaan Flexiforc……………………………….33

Gambar 3.11 Diagram Alir Pembacaan Sensor Accelerometer………………….34

xi

Gambar 3.12 Ilustrasi Filtering Window/Discrimination Window ........................ 36

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengujian Port Mikrokontroler .................................... 38

Gambar 4.2 Penerimaan Data Serial pada Komputer ............................................ 39

Gambar 4.3 Pengujian LCD dan RTC .................................................................... 39

Gambar 4.4 Hasil Pengujian Accelerometer X= -1g,Y=0g,Z=0g .......................... 41

Gambar 4.5 Ilustrasi Pengujian Accelerometer Pada Bidang Miring θ=30°,

s=1,4m……………………………………………………………………………42

Gambar 4.6 Percobaan Pada Bidang Miring………………………………….….43

Gambar 4.7 Grafik Percepatan Sebelum Dikalikan Faktor Pengali……………...44

Gambar 4.8 Grafik Kecepatan Sebelum Dikalikan Faktor Pengali……………...44

Gambar 4.9 Grafik Posisi Sebelum Dikalikan Faktor Pengali…………………..44

Gambar 4.10 Grafik Percepatan Sesudah Dikalikan Faktor Pengali…………….46

Gambar 4.11 Grafik Kecepatan Sesudah Dikalikan Faktor Pengali………….….46

Gambar 4.12 Grafik Posisi Sesudah Dikalikan Faktor Pengali……………….…46

Gambar 4.13 Mobil Isuzu Panther Untuk Pengujian Alat……………………….49

Gambar 4.14 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 1…………………………….50

Gambar 4.15 Grafik Kecepatan Mobil Percobaan 1…………………………….50

Gambar 4.16 Grafik Posisi Mobil Percobaan 1…………………………………50

Gambar 4.17 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 2…………………………….51

Gambar 4.18 Kecepatan Mobil Percobaan 2……………………………………..51

Gambar 4.19 Grafik Posisi Mobil Percobaan 2 ..................................................... 52

Gambar 4.20 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 3 ............................................. 52

Gambar 4.21 Grafik Kecepatan Mobil Percobaan 3 ............................................. 53

Gambar 4.22 Grafik Posisi Mobil Percobaan 3 .................................................... 53

Gambar 4.23 Gambar Pemasangan Sensor Flexiforce Pada Pedal Rem ............... 54

Gambar 4.24 Gambar Alat Keseluruhan ................................................................ 55

Gambar 4.25 Gambar Alat Ketika Power On ........................................................ 55

Gambar 4.26 Gambar Informasi Setelah Penginjakan Rem .................................. 56

Gambar 4.27 Gambar Hasil Cetak Portable Printer .............................................. 56